05. capítulo 1 - embarques científicos

A Terra é possivelmente um planeta único no universo a qual, na verdade,deveria ser chamada de Planeta Água, uma vez que esta cobre 71% de sua super-fície. Ou, ainda, se fosse observada desde o espaço, Planeta Azul, já que esta é suacor predominante.

Assim, em função da influência marcante do oceano sobre o clima e o tempo,estudá-lo se torna importante porque:

– é fonte de alimentos, energia, recursos minerais, princípios ativos de medica-mentos, entre outros recursos;

– proporciona vias de navegação;

– tem importância militar;

– possibilita usos recreacionais;

– é um rico cenário cultural e histórico.

EMBARQUES CIENTÍFICOSJorge P. CastelloInstituto de Oceanografia – FURG

Universidade Federal do Rio Grande

CAPÍT

ULO 1

19EMBARQUES CIENTÍFICOS

A superfície do oceano encontra-se em constante movimento, respondendo aosventos, às correntes e a uma série de forças físicas que controlam sua dinâmica. Apesarda agitação da superfície, é possível ao homem observá-la e estudá-la – o que não ocorrecom a água que se encontra em maiores profundidades, que lhe é um meio estranhodevido à limitada capacidade humana de observação direta. Entretanto, é nesse mundosubmerso que se encontra a maior diversidade de ambientes e seres vivos.

Nesse contexto, a Oceanografia é um exemplo de ciência multi e interdisciplinar.Ou seja, já que cada feição oceanográfica tem uma assinatura física, química, biológicae geológica, é necessário ter uma abordagem múltipla e articulada. Isso tem levadocientistas, curiosos e ávidos por entender mais e melhor, conscientes dessamultidisciplinaridade, a colaborarem para responder a importantes questões.

Para entender o que se sucede no mar, é necessário, na maioria das vezes, estar nomar e coletar informações que permitam observar o que está na superfície, mastambém o que se encontra na coluna de água e sobre o leito marinho. Para essafinalidade, o sensoriamento remoto é uma ferramenta importante com a grande van-tagem da sinoticidade e da larga abrangência de escalas espaciais e temporais. Noentanto, ele ainda é essencialmente limitado a uma lâmina superficial de água. Parasaber mais e examinar com maior detalhe, é necessário aumentar a profundidade dasobservações e a maneira de resolver isso é baixar aparelhos e redes ao longo dacoluna de água e/ou posicioná-los sobre o fundo do mar.

Então, o emprego de uma embarcação é fundamental. No entanto, não pode serqualquer embarcação. Ela deve reunir um mínimo de requisitos que levem em

Foto

: Sér

gio

Estim

a Fi

lho

20 JORGE P. CASTELLO

DANIL

O C

ALAZANS (

ORG

.)consideração: segurança, autonomia de combustível e água, navegabilidade, capacida-de de manter posições, meios de comunicação, espaço de convés, potência, velocida-de média, potência elétrica dos geradores, número de tripulantes, dotação para pes-quisadores, técnicos e alunos, instrumentação fixa, tipo e número de guinchos paraoperar equipamentos, instrumentos e redes, entre outros requisitos.

Assim, quando é proposto um cruzeiro oceanográfico, está intrínseco o compro-metimento com a procura de respostas para uma série de perguntas e hipóteses, asquais surgem, por exemplo, do exame dos antecedentes publicados, dos dados preté-ritos e das necessidades identificadas. Dessa forma, procura-se minimizar o risco denão obter as respostas procuradas e a consequente dilapidação de recursos. Os custosoperativos de uma embarcação de pesquisa são muito onerosos e, por isso, umplanejamento cuidadoso e adequado é fundamental.

1 PLANEJANDO UM CRUZEIRO OCEANOGRÁFICO

1.1 Considerações básicas

A definição do objetivo do cruzeiro e a metodologia que será utilizada são aspec-tos cruciais em um evento desse tipo, da mesma maneira que quando se planeja umapesquisa no laboratório.

Após ter definido um ou mais objetivos para o cruzeiro, é recomendável pesquisaros antecedentes. Uma análise dos dados pretéritos costuma revelar que já se sabe maisdo que se imagina. Entre as informações importantes para um bom planejamentoencontram-se as seguintes:

– extensão da área a ser pesquisada;

– principais características batimétricas e topográficas;

– cartas náuticas disponíveis e suas escalas;

– regime meteorológico da região (temperatura média do ar, pressão atmosféricamédia, direção e intensidade dos principais ventos, frequência de passagem defrentes atmosféricas) de acordo com a época do ano. Lembrar que asdiferenças são mais marcadas quanto maior é a latitude;

– regime oceanográfico de acordo com a época do ano, distância da costa,profundidade e declive da plataforma continental (isso envolve a distribuiçãoespacial de parâmetros como temperatura, salinidade, teor de oxigênio dissol-vido, concentração de nutrientes, material em suspensão, transparência e turbidezda água, penetração da luz, ondas de maré, entre outros). Hoje, existem bancosde dados detalhados contendo muita informação acumulada e interpretada;

– presença ou ausência de aporte de águas continentais;

– níveis médios de produtividade primária;


ESTUDOS O

CEANOGRÁFIC

OS: D

O INSTRUMENTAL A

O P

RÁTIC

O

– principais espécies vegetais e animais e suas inter-relações tróficas;

– disponibilidade e acesso a dados satelitais em tempo quase real (fundamental-mente, Temperatura da Superfície do Mar (TSM), ventos, ondas e topografiasubmarinha).

Em função dessas informações, ou de parte delas, deve-se considerar a questãodas escalas espaciais e temporais.

Determinados componentes do ecossistema e seus processos ou fenômenos abran-gem escalas temporais da ordem de minutos/horas e escalas espaciais da ordem decentímetros/metros (plâncton, desenvolvimento de ovos e larvas etc) e outros abran-gem escalas espaciais de dezenas a centenas ou milhares de quilômetros e escalastemporais da ordem de dias a meses ou anos (giros oceânicos, frentes termo-halinas,formação e destruição de termoclinas, migração de plâncton, peixes, mamíferosmarinhos entre outros) (FIG. 1.1). Isso significa que a extensão espacial e a duração deum evento condicionam as melhores estratégias e escolha de amostragem. Provavel-mente nem sempre será possível fazer a escolha ideal e o pesquisador deverá adotarum compromisso viável com conhecimento das limitações inerentes à sua escolha.

Levando em consideração a questão espacial e temporal, definem-se os equipa-mentos, os instrumentos e todo o material que será utilizado, a frequência deamostragem e o grau de cobertura.

Foto

: Pro

jeto

Am

azôn

ia A

zul


DANIL

O C

ALAZANS (

ORG

.)

Figura 1.1 Ilustração mostrando o espectro de escalas temporais e espaciais dos fenômenos

(escalas logarítmicas) oceanográficos [adaptado de MCGOWAN e FIELD, 2002].

1.2 Escolhendo a rede de amostragem e a cobertura espacial

A escolha da rede de amostragem e o grau de cobertura espacial requeremequacionar a extensão da área de trabalho, os dias de navio disponíveis, o número detripulantes, pesquisadores, técnicos e alunos que executarão o trabalho, o regime dehoras (18-24h), o número de coletas (estações) a serem feitas, o tempo médio deoperação dessas estações, entre outras variáveis.

Normalmente, as estações de amostra são dispostas espacialmente para formaruma retícula cuja distância linear costuma ser de 20 milhas náuticas (mn) entre elas(FIG. 1.2A). Por sua vez, as estações costumam ser alinhadas numa transversal perpendicu-lar à costa (o que, no Rio Grande do Sul, equivale ao rumo 120° no sentido costa-mar).

ciclos de duração dasprovíncias biogeográficas

extinção das espécies

Variabilidade naabundância

das espécies

Espaço Tempo

cardumes

migrações nictemeraisanual

fenômenosfísicos de

mesoescala

Geração Humana

marés

103

km

102

km

LogL

(cm)

km

m

cms

2

4

6

8

10

0 min

hdia

mês

2

4

6

8

10

12

14Log P

( s )

3

4

10

10

2

10ano

ano

ano

ano

semana

período de glaciaçãoe deglaciação


ESTUDOS O

CEANOGRÁFIC

OS: D

O INSTRUMENTAL A

O P

RÁTIC

O

Essas transversais são regularmente separadas por 15-20 mn. A embarcação segueentão um percurso sequencial, visitando cada uma dessas estações e executando asobservações e coletas previstas. Outro planejamento pode usar a batimetria da regiãocomo, por exemplo, 10, 25, 50, 100, 150 e 200 m como base de coleta de dados(FIG. 1.2B). A embarcação pode seguir também uma rota em ziguezague ou retangular,o que é conhecido como rota grega.

Figura 1.2 Redes de estações oceanográficas tendo a Plataforma Continental do sul

do Brasil como exemplo: (A) com percurso equidistante; (B) em função da batimetria;(C) em pontos escolhidos aleatoriamente (detalhe no círculo dos números escolhidos);

(D) em um determinado ponto.

latitude

Rio Grande

- 28 °

- 29 °

- 30 °

- 31 °

- 32 °

- 33 °

- 34 °

- 49 ° - 48 ° - 47 °

- 53 ° - 52 ° - 51 ° - 50 °

2120

1918

17

16

2223

2425

26

2728

29

3031

3233 100

100

100

100

200

200

200

200

A

12

87

6

3

45

9

10

1112

13

1415

B

C

D

12

34

56

7 8 910

20

21

30

31

40

41

50

49

58

5765

66

73

74

91

12

34 5

67

8

17

16

25

26

34

35

39

44

51

52

5758

6364

6869

72

11

73

74

829

43

50

58

5765

66

73

74

91

12

34 5

66

73

74

829

Santa Marta

longitu

de


DANIL

O C

ALAZANS (

ORG

.)Em determinadas circunstâncias, em que seja necessário garantir uma amostragemaleatória, outro tipo de desenho amostral pode ser adotado. Para isso, a superfície domar ou de seu fundo pode ser dividida em subáreas de iguais dimensões e a escolhada subárea que será amostrada é decidida aleatoriamente ou seguindo uma estratificação,de acordo com classes de profundidade ou natureza do sedimento do fundo mari-nho (FIG. 1.2C). A escolha do tipo de percurso tem que levar em conta distância,tempo disponível e eficiência da cobertura.

Ainda, é possível que seja necessário permanecer em um único local (FIG. 1.2D)por um tempo prolongado, realizando observações in situ durante 24h ou mais. Nessecaso, a estratégia é outra e ela é recomendada para acompanhar processos intensiva-mente em pequena área, mas com alta cobertura temporal.

1.3 Escolhendo os aparelhos

É muito importante listar todo o material necessário antes do início do Cruzeiro(TAB 1.1, como exemplo). Em função não apenas dos parâmetros escolhidos paramensurar mas também das coletas de material vivo ou não vivo que seja necessáriorecolher, serão feitas as escolhas dos instrumentos de medição, como direção e inten-sidade do vento, ecossonda, roseta oceanográfica, Conductivity, Temperature and Depth

(CTD), correntômetro, irradiômetro, fluorímetro, turbidímetro entre outros; e equi-pamentos de coleta, como garrafa, redes de plâncton, busca-fundo (pegadores defundo), dragas, rede de barra ou de vara (beam trawl) para sedimentos e organismos defundo e redes de arrasto de fundo e de meia água, emalhe, espinhel para peixes defundo ou na coluna de água. Cada um desses instrumentos ou equipamentos temdemandas específicas de guinchos, bitola de cabo, resistência e velocidade de descida/içado ou arrasto.

Os instrumentos de medição devem estar previamente calibrados e o usuário ter osrespectivos manuais de uso e manutenção sempre disponíveis. Detalhes como bateriascom baixa carga ou sulfatadas, infiltração de água, umidade, conexões USB ou RS 32 defeituosas,por exemplo, podem provocar leituras erradas, que depois não poderão ser corrigidas, ou aindaimpedir a leitura de um ou mais parâmetros. Ainda, sempre que possível – e se não houverrestrições orçamentárias –, é recomendável ter unidades de reposição a bordo.

Para os equipamentos de coleta, deve-se considerar a possibilidade de avarias ou perda.Portanto, cabos de segurança, revisão e reforço de manilhas (já que a trepidação provocao afrouxamento e a soltura de parafusos), panos de rede para substituição são quaseobrigatórios.


ESTUDOS O

CEANOGRÁFIC

OS: D

O INSTRUMENTAL A

O P

RÁTIC

O

Tabela 1.1 Exemplo de uma lista de material para um embarque científico.

1.4 As operações de convés e sua logística

As operações de convés necessitam de ter um bom planejamento. Com esse fim,o Chefe científico tem que pensar na sequência das operações, quando a embarcaçãoé posicionada numa estação. É de praxe que os trabalhos na estação comecem estan-do a embarcação parada, com o lançamento da roseta armada com o CTD, asgarrafas de coleta, um fluorímetro, entre outros equipamentos. Ainda com a embar-cação parada, são usados os amostradores de organismos bentônicos e sedimento (ospegadores de fundo ou busca-fundo) e a rede vertical de plâncton. Depois, com aembarcação em movimento, costumam ser lançadas as redes para coleta de plânctonhorizontais e oblíquas, dragas, side scan sonar e, por último, as operações de pesca, quevariam de acordo com as espécies visadas.

Material Consumo

Álcool

Copo completo para plâ

Mangueira de látexMangueira plásticaMangueira de siliconeManilhasManuais de campoManuais dos equipamentosMaterial de dissecçãoMonoblocoPesos de 1 kgPedra p/arPinçaPlanilha de registroRégua paralela

Abraçadeira de inoxAgulha histológica

Balde com tampa 20 LBandeja plásticaBomba de ar 110 VBomba de ar 220 VBomba de ar a pilhaBambonasBotas de borrachaCabo de aço de 4 mmCabo de náilon seda de 6 mmCabo de náilon seda de 10 mmCamburão 50 L/100 L/200 LCaixa de ferramentasCaixa de isoporCaixa plásticaCapa de chuvaCapaceteCompassoConexão plástica p/tubo

nctonEngradado de garrafas plásticasEtiquetaFaca de peixeFormol puroFrascos plásticos vários volumesFunil

sMalhas de náilon para con ertoLanterna comumLanterna de mineiroLuva de pano

b iaJaqueta oLuva de látex P / M / G

Material de Escritório

Adaptador de tomadaAtilhoBorrachaCabos diversos para informáticaCalculadoraCanetaCartuchos de tintaClipesCola tipo AralditeCola tipo siliconeDVDEnvelope pardoEstileteExtensão TFio de extensãoFita crepeFita isolanteGrampeadorHubs

ImpressoraLápisNotebookPapel A4Papel toalhaPen Drive

Pilha AAA, AA, Média, GrandePilha 9VPincel atômicoPranchetaProjetor multimídiaRégua comumSaco plásticoTesoura

Amostrador van Veen

Sonar de varredura lateralSonda multiparâmetroTermossalinômetroTermômetro de cubetaTurbidímetro

Rede meia água com portasRede de barra (Beam trawl )Rede Isaacs-KiddRede bongoRede cônicaRede cilindrocônicaRede neustônicaRosetaSoftwares básicosSoluções químicas

ADPSAmostrador Dietz-Lafond

Amostrador cilíndricoBalança pequenaBalança 300 kgBalança de precisãoBalança eletrônicaBox corer

Carta náuticaClinômetroCorrentômetroCTDDepressorDisco de SecchiDraga biológicaEcossonda portátilFluorímetroFluxômetroGarrafa coletora de águaGPSIctiômetroIrradiômetroKit para químicaMáquina fotográficaMecanismo fechamentoMensageiroOxímetroPh metroPolia hodométricaProfundímetro

Rede de fundo com portasRefratômetro

Aparelhos uantQ QuantQuant


DANIL

O C

ALAZANS (

ORG

.)Em todas essas operações o ideal é que uma tripulação permanente trabalhe nonavio lado a lado com os pesquisadores, técnicos e alunos. No entanto, aquelas opera-ções ou manobras que envolvam guinchos de qualquer natureza são de responsabili-dade dos tripulantes, após serem instruídos pelo Comandante do navio. Nesse aspec-to, é necessário ressaltar que o Comandante é a máxima autoridade a bordo, respon-sável pela segurança das vidas e da embarcação. Por isso, é recomendável que o Chefecientífico do cruzeiro mantenha uma reunião prévia com o Comandante, explicando-lhe o roteiro de navegação, todas as operações previstas e o pessoal técnico/científicoque será alocado nas diversas tarefas.

A experiência indica que, antes de iniciar um cruzeiro, que pode demandar15 a 25 dias de navegação, contemple-se a realização de uma saída piloto de apenas1 ou 2 dias de duração, na qual serão testadas todas as operações, com a finalidade deverificar a viabilidade, as dificuldades, os riscos e acertar/corrigir detalhes que podempoupar a ocorrência de problemas não previstos.

Cada embarcação é diferente de outra e, portanto, é difícil indicar um modelo deoperações único. No entanto, com um pouco de experiência, é possível chegar a umplano de trabalho como, por exemplo, o do Navio de Pesquisa (N/Pq) Atlântico Sul,onde cada atividade tem um lugar e uma sequência certa no convés (FIG. 1.3).

1.5 O registro das informações

Durante o cruzeiro, muitas informações são geradas. Por isso, organizá-las visandoa sua pronta recuperação e seu uso é algo indispensável. Planilhas de registro bemelaboradas, de fácil interpretação e uso amigável são fundamentais. Ainda, numa etapamais avançada das análises, é preciso realizar diversos testes estatísticos; em funçãodisso, as planilhas devem estar bem organizadas e sempre à disposição de todos osparticipantes do cruzeiro e de outros interessados.

Outra informação importante é a de que cruzeiros oceanográficos requerem ainter-relação dos dados. Assim, para cada estação de amostragem e as respectivascoletas de dados ambientais e de material biológico ou geológico, é necessário sabertodos os pormenores que ajudarão na melhor interpretação dos resultados obtidos.O material biológico ou geológico coletado, que será processado e analisado emterra, tem que estar devidamente conservado, identificado e etiquetado. Dependendoda natureza da amostra coletada, as etiquetas têm que ser de material resistente à águae ao manuseio, como papel vegetal ou mesmo papiro e escritos de forma a conterinformações básicas, como nome do projeto, número da estação e data de coleta.Também é necessária, para cada tipo de coleta, uma planilha de registro(ANEXOS 2 a 19), em que serão anotadas todas as observações pertinentes.

Vale a pena lembrar que uma amostra coletada com identificação deficiente equi-vale a uma amostra perdida, de difícil ou impossível substituição.


ESTUDOS O

CEANOGRÁFIC

OS: D

O INSTRUMENTAL A

O P

RÁTIC

O

Figura 1.3 Planta do convés do N/Pq Atlântico Sul, mostrando o arranjo dos guinchos e os

locais indicados para as diferentes operações (* com a embarcação em movimento).

água de superfíciedisco de Secchi

multisondaplâncton-bomba

BO BE

garrafaCTD

rede vertical de plânctonbusca-fundo

rede horizontal de plânctonrede neustônica

**

disco de Secchi

rede Isaacs-Kiddrede de meia água

rede de arrasto

dragabeam trawl*

*

**

*

rede Bongorede Multinet

**

*box corerside scan sonar

lab

ora

tóri

o


DANIL

O C

ALAZANS (

ORG

.)1.6 Acondicionamento e estocagem

O acondicionamento das amostras em vidros, sacos plásticos, congeladas ou con-servadas em formalina a 10%, 4% ou 2%, ou álcool 70%, é outro aspecto importantea considerar. Devido ao balanço do navio, é importante que as amostras sejam esto-cadas de forma segura até o momento do desembarque, sob pena de comprometertotal ou parcialmente o esforço despendido na coleta.

Para preparar 1 litro de solução de formalina a 4% o procedimento, usando aequação global de diluição, é:

em que:

V1 é o volume do formoldeído comercial necessário;

V2 é o volume da solução desejada (no caso 1.000 mL);

C1 é a concentração do formoldeído comercial (100%);

C2 é a concentração da formalina desejada (4%).

Então, o volume é de 40 mL de formoldeído e 960 ml de água do local paracompletar 1.000 mL de solução de formalina a 4%. Para neutralizar o pH dessasolução utiliza-se 4 g de tetraborato de sódio (Bórax).

Para preparar 1 litro de solução de álcool a 70% o procedimento é:

em que:

V1 é o volume do álcool comercial necessário;

V2 é o volume da solução desejada (no caso 1.000 mL);

C1 é a concentração do álcool comercial (96%);

C2 é a concentração do álcool desejado (70%).

Então, o volume é de 729 mL de álcool e 271 mL de água do local para comple-tar 1.000 ml de álcool a 70%.

V C = V C1 1 2 2x x

V 100% = 1.000 mL 4%1 x x

V 96% = 1.000 mL 70%1 x x

V C = V C1 1 2 2x x


ESTUDOS O

CEANOGRÁFIC

OS: D

O INSTRUMENTAL A

O P

RÁTIC

O

1.7 Resultados preliminares e relatórios

É recomendável analisar os resultadosobtidos de forma preliminar durante a própriaexecução do cruzeiro. As facilidades decomputação presentes, com softwares quepermitem rápida elaboração de gráficos,constituem-se como uma ferramenta importantepara a análise inicial dos resultados obtidosnuma estação ou num perfil/transversal.

Dessa forma, é possível obter informaçõesque ajudem a tomar decisões para direcionarmelhor as amostragens ou ainda detectar errosque podem ser reparados.

Seguindo uma rotina pré-estabelecida, éimportante elaborar um relatório de cruzeiroque deverá ser distribuído a todos os cientistasdo cruzeiro, sintetizando as principais atividadese os resultados preliminares.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Apesar do planejamento, não se podedescartar a ocorrência de diversos imprevistoscomo, por exemplo, condições meteorológicasadversas, problemas mecânicos da embarcação,anomalias nos equipamentos, falhas eletrônicasnos instrumentos ou, ainda, problemas de saúdedos tripulantes, pesquisadores, técnicos e alunos.Para minimizar seus efeitos, pode-se reservar10% de tempo adicional na programação e nocálculo de custos.

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

McGOWAN, J.A.; FIELD, J.G. Ocean Studies.In: FIELD, J.G.; HEMPEL, G.;SUMMERHAYES, C.P. (Ed.). Oceans 2020:science, trends and the challenge of sustainability.Washington, DC: Island Press, 2002. p. 9-48.

Foto

: D

imas

Gia

nuca

05. capítulo 1 - embarques científicos

Documents